函数、极限与连续 / 极限计算 / 常规计算与结论整理
已知 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\left(\dfrac{x^2+3}{x-1}-ax+b\right)=0$,求 $a,b$ 的值.
正确答案
$a=1,\ b=-1$
题目解析
将表达式通分整理:$$\frac{x^2+3}{x-1}-ax+b=\frac{x^2+3-(ax+b)(x-1)}{x-1}=\frac{x^2+3-(ax^2-ax+bx-b)}{x-1}$$
展开分子:$$x^2+3-ax^2+ax-bx+b=(1-a)x^2+(a-b)x+(3+b)$$
为使极限 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{(1-a)x^2+(a-b)x+(3+b)}{x-1}=0$,分子次数必须低于分母次数,即分子为常数或一次式且系数为0。故需:
(1)二次项系数为0:$1-a=0\Rightarrow a=1$;
(2)一次项系数为0:$a-b=0\Rightarrow b=a=1$?但代入后分子为 $(3+b)=4$,极限为 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{4}{x-1}=0$,成立。然而标准答案为 $b=-1$,重新检查:
当 $a=1$ 时,分子为 $(1-1)x^2+(1-b)x+(3+b)=(1-b)x+(3+b)$,此时极限为 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{(1-b)x+(3+b)}{x-1}$。该极限存在且为0,当且仅当分子一次项系数也为0,即 $1-b=0\Rightarrow b=1$,此时分子为常数 $3+b=4$,极限为0,仍成立。但标准答案为 $b=-1$,代入验证:若 $a=1,b=-1$,则分子为 $(1-1)x^2+(1-(-1))x+(3+(-1))=2x+2$,极限为 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{2x+2}{x-1}=2\ne0$,矛盾。
再审原式:$$\frac{x^2+3}{x-1}=x+1+\frac{4}{x-1}$$(多项式除法),故 $$\frac{x^2+3}{x-1}-ax+b=(1-a)x+(1+b)+\frac{4}{x-1}$$
令其极限为0,则需 $1-a=0$ 且 $1+b=0$,即 $a=1,b=-1$。此时表达式为 $\frac{4}{x-1}\to0$,成立。因此 $a=1,b=-1$。【复核提示】此前展开有误,正确多项式除法得余项为4,常数项匹配要求 $1+b=0$。
展开分子:$$x^2+3-ax^2+ax-bx+b=(1-a)x^2+(a-b)x+(3+b)$$
为使极限 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{(1-a)x^2+(a-b)x+(3+b)}{x-1}=0$,分子次数必须低于分母次数,即分子为常数或一次式且系数为0。故需:
(1)二次项系数为0:$1-a=0\Rightarrow a=1$;
(2)一次项系数为0:$a-b=0\Rightarrow b=a=1$?但代入后分子为 $(3+b)=4$,极限为 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{4}{x-1}=0$,成立。然而标准答案为 $b=-1$,重新检查:
当 $a=1$ 时,分子为 $(1-1)x^2+(1-b)x+(3+b)=(1-b)x+(3+b)$,此时极限为 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{(1-b)x+(3+b)}{x-1}$。该极限存在且为0,当且仅当分子一次项系数也为0,即 $1-b=0\Rightarrow b=1$,此时分子为常数 $3+b=4$,极限为0,仍成立。但标准答案为 $b=-1$,代入验证:若 $a=1,b=-1$,则分子为 $(1-1)x^2+(1-(-1))x+(3+(-1))=2x+2$,极限为 $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{2x+2}{x-1}=2\ne0$,矛盾。
再审原式:$$\frac{x^2+3}{x-1}=x+1+\frac{4}{x-1}$$(多项式除法),故 $$\frac{x^2+3}{x-1}-ax+b=(1-a)x+(1+b)+\frac{4}{x-1}$$
令其极限为0,则需 $1-a=0$ 且 $1+b=0$,即 $a=1,b=-1$。此时表达式为 $\frac{4}{x-1}\to0$,成立。因此 $a=1,b=-1$。【复核提示】此前展开有误,正确多项式除法得余项为4,常数项匹配要求 $1+b=0$。